EP1035062A2 - Winder mandrel - Google Patents

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EP1035062A2
EP1035062A2 EP00104864A EP00104864A EP1035062A2 EP 1035062 A2 EP1035062 A2 EP 1035062A2 EP 00104864 A EP00104864 A EP 00104864A EP 00104864 A EP00104864 A EP 00104864A EP 1035062 A2 EP1035062 A2 EP 1035062A2
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EP
European Patent Office
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casing
support element
area
element according
relief
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EP00104864A
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Elisabeth geborene Witting Reuter
Wolfgang Löbig
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Spanntec Spann- und Wickeltechnik GmbH
AIK Faserverbundtechnik GmbH
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Spanntec Spann- und Wickeltechnik GmbH
AIK Faserverbundtechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/02—Supporting web roll

Definitions

  • the invention relates to a rotatable support element according to the preamble of Claim 1.
  • It can be double-sided support elements, such as for example winding shafts, winding pins or support tubes, but also only support elements mounted on one side, e.g. Act winding heads.
  • the Carrier function can be with or without clamping devices in the usual designs respectively.
  • Generic support elements consist of at least one support body, which because of the load-bearing function from a material with high strength values, such as fatigue strength and modulus of elasticity.
  • the support body is a sheathing made of a mostly metallic material connected, which serves as a wear protection layer and to achieve less Surface roughness and good surface hardness of a subsequent surface refinement, such as anodizing, is accessible without a load-bearing Function.
  • the material of the casing has in the Usually a higher hardness than the material of the supporting body and is corresponding brittle and less flexural fatigue. In the intended use support elements are considerable, in particular due to their rapid rotation Alternating bending loads exposed.
  • the invention is therefore concerned with the problem of a generic support element specify that shows an improved operational behavior, in particular fewer injuries or more difficult to handle when used Receives damage.
  • the support element shown in FIG. 1 is a winding shaft for winding and unwinding flexible flat material on the corresponding Winding cores.
  • the winding shaft has a support body 1 with one for receiving a winding area serving middle area and bilateral storage areas 2.
  • the central region of the support body 1 is of a casing 3 surround the several elongated oval-shaped, in the direction of the axis of rotation 4th of the winding shaft extending recesses 5 through which as Tension bars 6 trained tension elements pass through.
  • the tension bars 6 are radial by means of an expansion mechanism, not shown Movable outwards and used for clamping and fixing the winding tube to be pushed onto the winding shaft.
  • the support body 1 consists of a fiber composite material with high flexural fatigue strength, e.g. carbon fiber reinforced reaction resin or glass fiber composite whereas the casing 3 as a wear protection layer serves and made of a metallic material, preferably aluminum or Steel. Extend annularly around the circumference of the casing 3 several relief areas 7, the uncontrolled tearing and breaking prevent the casing 3. These are preferably relief areas 7 arranged in the critical stress zones of the casing 3, in which with conventional support elements, usually damage to the casing occur. These critical stress zones are in particular near the clamping strips 6, since the recesses 5 there the casing 3 exert an additional notch effect on this. Further critical stress zones are often close to the outer area of support elements the storage areas 2 arranged.
  • FIGS. 2 and 3 part of the winding shaft from FIG. 1 is enlarged Cutout partially cut in two different versions shown.
  • the relief area shown 7 is formed by an outwardly open annular groove 8.
  • a predetermined breaking point is provided in which the casing 3 when exceeded the permissible bending fatigue strength without breaking the load capacity of the support element is reduced, since this is determined by the support body 1 becomes.
  • less material is used in the relief area than in the rest Sheathing 3 is present, despite the tearing no material is raised, projecting over the outer surface 9 of the casing 3 could.
  • the area of reduced material thickness as open to the outside to design the annular groove 8 is particularly advantageous in that the Predetermined breaking point behind the outer surface 9 of the casing 3 and the risk of injury from skin contact etc. is further reduced becomes.
  • such a winding shaft can be easily manufacture by the casing 3, which initially has no relief areas 7 has, pushed onto the support body 1 and shrunk there or is glued on and only in a further processing step the ring groove 8 is pierced or otherwise inserted.
  • the relief areas 7 are preferably flexible Mass 10 at least partially filled. This should be so elastic that it sticks in these areas, even if the casing 3 tears there or shift the casing parts against each other. This will make the The risk of injury is further reduced since no sharp edges are touched can. Visually, the support element then always makes a satisfactory one Impression.
  • a coloring of the flexible Dimensions 10 in different colors can be different Support elements with e.g. different load limits or different Serve purposes and thus the choice of the right support element facilitate when installing or changing support elements. This notice can be used for the Personnel represent an additional protection against accidents because of confusion and the Use of wrong support elements is excluded.
  • the relief region 7 is not designed as an annular groove, but as a material-free area. Also this is advantageously filled with a flexible mass 10.

Landscapes

  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)

Abstract

The casing(3) around the body of the rotatable support element has a relief section(7) extending around its circumference and which is formed by an area of lesser material thickness or by a material-free area. The area of reduced material thickness is formed by an outwards opened annular slot. The relief area is at least partially filled with a flexible substance(10) which may be dyed for identification purposes.

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierbares Tragelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es kann sich dabei um beidseitig gelagerte Tragelemente, wie beispielsweise Wickelwellen, Wickelzapfen oder Tragrohre, aber auch um lediglich einseitig gelagerte Tragelemente wie z.B. Wickelköpfe handeln. Die Trägerfunktion kann mit oder ohne Spannvorrichtungen in den üblichen Bauformen erfolgen.The invention relates to a rotatable support element according to the preamble of Claim 1. It can be double-sided support elements, such as for example winding shafts, winding pins or support tubes, but also only support elements mounted on one side, e.g. Act winding heads. The Carrier function can be with or without clamping devices in the usual designs respectively.

Gattungsgemäße Tragelemente bestehen zumindest aus einem Tragkörper, welcher wegen der tragenden Funktion aus einem Material mit hohen Festigkeitswerten, wie Biegewechselfestigkeit und Elastizitätsmodul, gefertigt ist. Mit dem Tragkörper ist eine Ummantelung aus einem meist metallischen Material verbunden, die als Verschleißschutzschicht dient und zur Erzielung geringerer Rauhtiefen und guter Oberflächenhärten einer nachträglichen Oberflächenveredelung, wie beispielsweise anodisieren, zugänglich ist, ohne eine tragende Funktion erfüllen zu müssen. Das Material der Ummantelung hat dabei in der Regel eine höhere Härte als das Material des Tragkörpers und ist entsprechend spröde und weniger biegewechselfest. Im bestimmungsgemäßen Einsatz sind Tragelemente insbesondere durch ihre schnelle Rotation erheblichen Biegewechselbelastungen ausgesetzt. Dies führt vielfach zu einem Bruch der Ummantelung, obgleich die Belastbarkeit des Tragkörpers noch nicht erreicht ist. Die dabei entstehenden Risse oder Bruchstellen führen zu einer erhöhten Unfallgefahr durch Schnittverletzungen. Auch wird durch Materialaufwerfungen an diesen Stellen häufig die Handhabung aufzuschiebender Teile, wie z.B. von Wickelhülsen oder Aufsteckadaptern erschwert, die an diesen Aufwerfungen hängen bleiben können. Schließlich ist der optische Eindruck solcher Tragelemente mit beschädigter Ummantelung nicht befriedigend. Zur Vermeidung solcher Beschädigungen werden daher in der Praxis Tragelemente vielfach so dimensioniert, daß sie in bezug auf Festigkeit auf ihr schwächstes Material ausgelegt werden, was in der Regel die Ummantelung ist. Damit können die normalerweise höheren Biegewechselfestigkeiten der verwendeten Tragkörper nicht genutzt werden.Generic support elements consist of at least one support body, which because of the load-bearing function from a material with high strength values, such as fatigue strength and modulus of elasticity. With the support body is a sheathing made of a mostly metallic material connected, which serves as a wear protection layer and to achieve less Surface roughness and good surface hardness of a subsequent surface refinement, such as anodizing, is accessible without a load-bearing Function. The material of the casing has in the Usually a higher hardness than the material of the supporting body and is corresponding brittle and less flexural fatigue. In the intended use support elements are considerable, in particular due to their rapid rotation Alternating bending loads exposed. This often leads to a break in the Sheathing, although the load capacity of the supporting body has not yet been reached is. The resulting cracks or breaks lead to an increased Risk of accidents due to cuts. Also due to material throws in these places, the handling of parts to be pushed open, e.g. of Winding sleeves or push-on adapters made difficult by these poses can get caught. Finally, the visual impression of such support elements unsatisfactory with damaged casing. To avoid Such damage is therefore often the case in practice dimensioned to be strongest on its weakest material be interpreted, which is usually the casing. So that can usually higher flexural fatigue strength of the supporting body used not be used.

Die Erfindung befaßt sich daher mit dem Problem, ein gattungsgemäßes Tragelement anzugeben, das ein verbessertes Einsatzverhalten zeigt, insbesondere im Einsatz weniger zu Verletzungen führende oder die Handhabung erschwerende Beschädigungen erhält.The invention is therefore concerned with the problem of a generic support element specify that shows an improved operational behavior, in particular fewer injuries or more difficult to handle when used Receives damage.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Tragelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this problem is solved by a support element with the features of claim 1 solved.

Indem in der Ummantelung zumindest ein sich ringförmig um ihren Umfang erstreckender Entlastungsbereich als materialfreier Bereich oder entsprechender Bereich verringerter Materialdicke vorgesehen wird, ist dort eine Zone geschaffen, die ein gezieltes Nachgeben der Ummantelung ermöglicht, ohne daß unerwünschte Erscheinungen wie Risse oder Materialaufwerfungen etc. entstehen. Sind die Entlastungsbereiche durch eine verringerte Materialdicke der Ummantelung ausgebildet, so reißt die Ummantelung bei Überschreiten der maximalen Biegewechselfestigkeit des Ummantelungsmaterials dann gezielt in diesen als Sollbruchstellen ausgelegten Bereichen. Durch die geringere Materialdicke in diesen Bereichen kommt es dennoch nicht zu Aufwerfungen oder scharf vorstehenden Kanten. Ist die Ummantelung mit einem oder mehreren sich ringförmig um ihren Umfang erstreckenden materialfreien Bereichen versehen, führt dies durch die dabei entstehenden kürzeren Ummantelungsstücke als bei einer durchgehenden Ummantelung dazu, daß keine Risse mehr auftreten und die Ummantelung so ausgelegt werden kann, daß sie den gleichen Biegewechselbelastungen wie der Tragkörper standhält.By in the casing at least one that extends annularly around its circumference Relief area as a material-free area or equivalent Area of reduced material thickness is provided, a zone is created there, which enables a targeted yielding of the casing without undesirable phenomena such as cracks or material accretions etc. arise. Are the relief areas due to a reduced material thickness Sheath formed, the sheath breaks when the maximum flexural fatigue strength of the sheathing material then targeted in these areas designed as predetermined breaking points. Due to the lower material thickness in these areas there are still no poses or sharp protruding edges. Is the sheathing with one or more material-free areas extending in a ring around their circumference, this leads through the resulting shorter sheathing pieces than with a continuous sheathing so that no more cracks occur and the jacket can be designed to be the same Alternating bending loads as the support body withstands.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung die im folgenden erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1
schematisch ein erfindungsgemäßes Tragelement,
Fig. 2
eine Vergrößerung des Ausschnitts II in Fig. 1 teilweise im Schnitt und
Fig. 3
eine Ansicht entsprechend Fig. 2 in einer anderen Ausführungsform.
Further advantages and details emerge from the subclaims and the exemplary embodiments of the invention illustrated in the drawing, which are explained below; show it:
Fig. 1
schematically a support element according to the invention,
Fig. 2
an enlargement of section II in Fig. 1 partially in section and
Fig. 3
a view corresponding to FIG. 2 in another embodiment.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Tragelement handelt es sich um eine Wickelwelle zum Auf- und Abwickeln von flexiblem Flachmaterial auf entsprechenden Wickelhülsen. Die Wickelwelle weist einen Tragkörper 1 auf mit einem zur Aufnahme einer Wickelhülse dienenden Mittelbereich und beiderseitigen Lagerbereichen 2. Der Mittelbereich des Tragkörpers 1 ist von einer Ummantelung 3 umgeben, die mehrere länglich-oval-förmige, sich in Richtung der Drehachse 4 der Wickelwelle erstreckende Ausnehmungen 5 aufweist, durch die als Spannleisten 6 ausgebildete Spannelemente hindurchtreten. Die Spannleisten 6 sind mittels eines nicht dargestellten Expansionsmechanismus in radialer Richtung nach außen beweglich und dienen dem Festspannen und Fixieren der auf die Wickelwelle aufzuschiebenen Wickelhülse.The support element shown in FIG. 1 is a winding shaft for winding and unwinding flexible flat material on the corresponding Winding cores. The winding shaft has a support body 1 with one for receiving a winding area serving middle area and bilateral storage areas 2. The central region of the support body 1 is of a casing 3 surround the several elongated oval-shaped, in the direction of the axis of rotation 4th of the winding shaft extending recesses 5 through which as Tension bars 6 trained tension elements pass through. The tension bars 6 are radial by means of an expansion mechanism, not shown Movable outwards and used for clamping and fixing the winding tube to be pushed onto the winding shaft.

Der Tragkörper 1 besteht aus einem Faserverbundwerkstoff hoher Biegewechselfestigkeit, z.B. carbonfaserverstärktes Reaktionsharz oder Glasfaserverbundwerkstoff wohingegen die Ummantelung 3 als Verschleißschutzschicht dient und aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium oder Stahl besteht. Ringförmig um den Umfang der Ummantelung 3 erstrecken sich mehrere Entlastungsbereiche 7, die ein unkontrolliertes Reißen und Brechen der Ummantelung 3 verhindern. Vorzugsweise sind diese Entlastungsbereiche 7 in den kritischen Belastungszonen der Ummantelung 3 angeordnet, in denen bei herkömmlichen Tragelementen üblicherweise Beschädigungen der Ummantelung auftreten. Diese kritischen Belastungszonen befinden sich insbesondere in der Nähe der Spannleisten 6, da die dortigen Ausnehmungen 5 in der Ummantelung 3 eine zusätzliche Kerbwirkung auf diese ausüben. Weitere kritische Belastungszonen sind oft im Außenbereich von Tragelementen nahe der Lagerbereiche 2 angeordnet.The support body 1 consists of a fiber composite material with high flexural fatigue strength, e.g. carbon fiber reinforced reaction resin or glass fiber composite whereas the casing 3 as a wear protection layer serves and made of a metallic material, preferably aluminum or Steel. Extend annularly around the circumference of the casing 3 several relief areas 7, the uncontrolled tearing and breaking prevent the casing 3. These are preferably relief areas 7 arranged in the critical stress zones of the casing 3, in which with conventional support elements, usually damage to the casing occur. These critical stress zones are in particular near the clamping strips 6, since the recesses 5 there the casing 3 exert an additional notch effect on this. Further critical stress zones are often close to the outer area of support elements the storage areas 2 arranged.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Teil der Wickelwelle aus Fig. 1 in einem vergrößerten Ausschnitt teilweise geschnitten in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß der abgebildete Entlastungsbereich 7 durch eine nach außen offene Ringnut 8 gebildet ist. Durch die dadurch verursache bewußte Materlalschwächung in diesem Bereich wird dort eine Sollbruchstelle vorgesehen, in der die Ummantelung 3 bei Überschreiten der zulässigen Biegewechselfestigkeit reißt, ohne daß dadurch die Tragkraft des Tragelementes herabgesetzt wird, da diese vom Tragkörper 1 bestimmt wird. Da in dem Entlastungsbereich jedoch weniger Material als an der übrigen Ummantelung 3 vorhanden ist, kommt es trotz des Reißens nicht zu Materialaufwerfungen, die über die äußere Oberfläche 9 der Ummantelung 3 vorspringen könnten. Den Bereich verringerter Materialdicke dabei als nach außen offene Ringnut 8 auszugestalten ist auch insoweit besonders vorteilhaft, da die Sollbruchstelle hinter die äußere Oberfläche 9 der Ummantelung 3 zurücktritt und die Gefahr einer Verletzung durch Hautkontakt etc. noch weiter herabgesetzt wird. Außerdem läßt sich eine solche Wickelwelle auf einfache Weise herstellen, indem die Ummantelung 3, die zunächst noch keine Entlastungsbereiche 7 aufweist, auf den Tragkörper 1 aufgeschoben und dort aufgeschrumpft oder aufgeklebt wird und erst in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Ringnut 8 eingestochen oder anderweitig eingebracht wird.In FIGS. 2 and 3, part of the winding shaft from FIG. 1 is enlarged Cutout partially cut in two different versions shown. In Fig. 2 it can be seen that the relief area shown 7 is formed by an outwardly open annular groove 8. Through the this causes deliberate weakening of material in this area a predetermined breaking point is provided in which the casing 3 when exceeded the permissible bending fatigue strength without breaking the load capacity of the support element is reduced, since this is determined by the support body 1 becomes. However, as less material is used in the relief area than in the rest Sheathing 3 is present, despite the tearing no material is raised, projecting over the outer surface 9 of the casing 3 could. The area of reduced material thickness as open to the outside To design the annular groove 8 is particularly advantageous in that the Predetermined breaking point behind the outer surface 9 of the casing 3 and the risk of injury from skin contact etc. is further reduced becomes. In addition, such a winding shaft can be easily manufacture by the casing 3, which initially has no relief areas 7 has, pushed onto the support body 1 and shrunk there or is glued on and only in a further processing step the ring groove 8 is pierced or otherwise inserted.

Vorzugsweise sind die Entlastungsbereiche 7 wie dargestellt mit einer flexiblen Masse 10 zumindest teilweise aufgefüllt. Diese sollte so elastisch sein, daß sie in diesen Bereichen haften bleibt, auch wenn die Ummantelung 3 dort reißt oder sich Ummantelungsteile gegeneinander verschieben. Dadurch wird die Verletzungsgefahr weiter gemindert, da keine scharfen Kanten berührt werden können. Auch optisch macht das Tragelement dann stets einen zufriedenstellenden Eindruck. Zudem dient das Auffüllen mit einer flexiblen Masse der Oberflächenglättung der Ummantelung 3, was die Handhabung des Tragelementes weiter erleichtert. Ferner verhindert die flexible Masse 10 Schmutzansammlungen in den Entlastungsbereichen 7. Eine Einfärbung der flexiblen Masse 10 in unterschiedlichen Farben kann der Kennzeichnung unterschiedlicher Tragelemente mit z.B. verschiedenen Belastungsgrenzen oder verschiedenen Einsatzzwecken dienen und somit die Wahl des richtigen Tragelementes bei Einbau oder Tragelementwechsel erleichtern. Dieser Hinweis kann für das Personal einen zusätzlichen Unfallschutz darstellen, da Verwechslung und die Verwendung falscher Tragelemente ausgeschlossen wird.As shown, the relief areas 7 are preferably flexible Mass 10 at least partially filled. This should be so elastic that it sticks in these areas, even if the casing 3 tears there or shift the casing parts against each other. This will make the The risk of injury is further reduced since no sharp edges are touched can. Visually, the support element then always makes a satisfactory one Impression. In addition, the filling with a flexible mass of Surface smoothing of the casing 3, which is the handling of the support element further relieved. Furthermore, the flexible mass prevents 10 dirt accumulation in the relief areas 7. A coloring of the flexible Dimensions 10 in different colors can be different Support elements with e.g. different load limits or different Serve purposes and thus the choice of the right support element facilitate when installing or changing support elements. This notice can be used for the Personnel represent an additional protection against accidents because of confusion and the Use of wrong support elements is excluded.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Entlastungsbereich 7 nicht als Ringnut, sondern als materialfreier Bereich ausgebildet ist. Auch dieser ist in vorteilhafter Weise mit einer flexiblen Masse 10 aufgefüllt.3 shows a further embodiment in which the relief region 7 is not designed as an annular groove, but as a material-free area. Also this is advantageously filled with a flexible mass 10.

Claims (6)

Rotierbares Tragelement zur Aufnahme von Wickelhülsen, Aufsteckadaptern oder dergleichen mit einem Tragkörper (1) und einer diesen umgebenden und mit ihm unlösbar verbundenen hülsenartigen Ummantelung (3) aus einem von dem des Tragkörpers (1) verschiedenen Material mit einer höheren Härte als das Material des Tragkörpers (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) zumindest einen sich ringförmig um ihren Umfang erstreckenden Entlastungsbereich (7) aufweist, der durch einen Bereich verringerter Materialdicke oder einen materialfreien Bereich gebildet wird.Rotatable support element for receiving winding cores, push-on adapters or the like with a support body (1) and a sleeve-like casing (3) surrounding it and permanently connected to it, made of a material different from that of the support body (1) with a higher hardness than the material of the support body (1), characterized in that the casing (3) has at least one relief region (7) which extends in a ring around its circumference and which is formed by a region of reduced material thickness or a region free of material. Tragelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich verringerter Materialdicke durch eine nach außen offene Ringnut (8) gebildet ist.Support element according to claim 1, characterized in that the area of reduced material thickness is formed by an outwardly open annular groove (8). Tragelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsbereich (7) zumindest teilweise mit einer flexiblen Masse (10) aufgefüllt ist.Support element according to claim 1 or 2, characterized in that the relief region (7) is at least partially filled with a flexible mass (10). Tragelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Masse (10) zur Kennzeichnung eingefärbt ist. Support element according to claim 3, characterized in that the flexible mass (10) is colored for identification. Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (1) aus einem Faserverbundwerkstoff und die Ummantelung (3) aus einem metallischen Werkstoff besteht.Support element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support body (1) consists of a fiber composite material and the sheathing (3) consists of a metallic material. Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsbereich (7) in einer kritischen Belastungszone der Ummantelung (3) angeordnet ist.Support element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the relief area (7) is arranged in a critical loading zone of the casing (3).
EP00104864A 1999-03-10 2000-03-07 Winder mandrel Withdrawn EP1035062A3 (en)

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DE19910475A DE19910475C2 (en) 1999-03-10 1999-03-10 Rotatable support element

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